专利分享｜一种智能电网非侵入式居民负荷监测电路及系统

摘要：一种智能电网非侵入式居民负荷监测电路及系统，它涉及一种居民负荷监测技术领域。它包含信号处理电路、无线传输电路，所述信号处理电路包含电流处理电路、电压处理电路，信号处理电路与无线传输电路连接。采用上述技术方案后，本发明有益效果为：结构简单，使用价值高，能对居民负荷起到良好的监测，方便电力公司管理，方便居民观察负荷，能同时显示所有可识别电器的工作状态，实时指示电特征参数，随机增减用电器或改变使用状态，能实时指示用电器的类别和状态。

申请人：淮阴师范学院

发明人：俞阿龙; 范广济; 戴金桥

技术领域

本发明涉及居民负荷监测技术领域，具体涉及一种智能电网非侵入式居民负荷监测电路及系统。

背景技术

城乡居民生活用电水平与广大居民经济收入、居住条件及气候环境相一致。城乡居民生活用电量是21世纪初期10～15年主要电量增长点，其比重亦将从目前占全网供电量15.4%上升至23%。为此，我们应进一步加强城乡居民生活用电的服务工作，一方面应逐步实施居民用电的峰谷计价，以降低生活用电成本;另一方面应加大力度进行10千伏配网和低压电网的整改工作，尽快实现“ 一户一表”制，以适应城乡居民生活用电量快速增长的需要。

在城乡居民家用电器第一次升级过程中，我市城乡居民生活用电量相应增长，如1980～1990年年均增长值达21.21%;20世纪末至21世纪初，家用电器将进入第二次升级，空调器、微波炉及家用电脑将成为广大居民的消费热点，为此,2000～2010年城乡居民生活用电量以13.0%速度增长是完全能达到的。

20世纪末城乡居民生活用电水平相对较低，在往后的10～15年内，生活用电量保持较高增长速度。在生活用电量预测过程中，因相关系数较多，为了分析计算简化，筛选出若干个主要相关指标，即人均GDP、人均收入和人均居住面积等，以上述三个指标作相关变量，经多元回归分析计算，2000年人均生活用电水平达175千瓦时/人·年，其中城镇居民为490千瓦时/人·年，农村居民为129千瓦时/人·年;2010年人均生活用电水平为567千瓦时/人·年，其中城镇居民为987千瓦时/人·年，农村居民为450千瓦时/人·年。

常规的智能电网非侵入式居民负荷监测电路及系统往往结构复杂，使用价值低，不能对居民负荷起到良好的监测，不方便电力公司管理，不方便居民观察负荷，不能同时显示所有可识别电器的工作状态，难以实时指示电特征参数，不能随机增减用电器或改变使用状态，不能实时指示用电器的类别和状态。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中智能电网非侵入式居民负荷监测电路的结构示意框图;

图2是本发明中电流处理电路3的电路图;

图3是本发明中电压处理电路4的电路图;

图4是本发明中无线传输电路2的电路图;

图5是本发明中智能电网非侵入式居民负荷监测系统的流程框图。

附图标记说明：信号处理电路1、无线传输电路2、电流处理电路3、电压处理电路4、电流互感器31、第一二极管32、第一电阻33、第二电阻34、第三电阻35、第四电阻36、第一电容37、第二电容38、电流输出端39、第五电阻41、电压互感器42、第二二极管43、第六电阻44、第七电阻45、第八电阻46、第三电容47、电压输出端48、第四电容49、第一跳线插座21、芯片22、端子排23、第五电容24、第九电阻25、第六电容26、第七电容27、第八电容28、第一电感29、第三电感30、第二电感51、第九电容52、第十电容53、第二跳线插座54、第十一电容55、第十二电容56、第十三电容57、第十电阻58。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种智能电网非侵入式居民负荷监测电路及系统，结构简单，使用价值高，能对居民负荷起到良好的监测，方便电力公司管理，方便居民观察负荷，能同时显示所有可识别电器的工作状态，实时指示电特征参数，随机增减用电器或改变使用状态，能实时指示用电器的类别和状态。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：

一种智能电网非侵入式居民负荷监测电路，它包含信号处理电路1、无线传输电路2，所述信号处理电路1包含电流处理电路3、电压处理电路4，信号处理电路1与无线传输电路2连接。

所述电流处理电路3包含电流互感器31、第一二极管32、第一电阻33、第二电阻34、第三电阻35、第四电阻36、第一电容37、第二电容38、电流输出端39，电流互感器31第一端口与第一二极管32正极、第一电阻33、第二电阻34连接，电流互感器31第二端口与第一二极管32负极、第三电阻35、第四电阻36连接，第二电阻34与第三电阻35连接，第四电阻36通过第一电容37与第二电容38连接，电流输出端39连接在第二电阻34与第三电阻35之间。

所述电压处理电路4包含第五电阻41、电压互感器42、第二二极管43、第六电阻44、第七电阻45、第八电阻46、第三电容47、电压输出端48、第四电容49，第五电阻41右侧连接有电压互感器42，电压互感器42右侧第一端与第八电阻46、第二二极管43负极连接，电压互感器42右侧第二端与第六电阻44和第二二极管43正极连接，第六电阻44和第八电阻46之间连接有第七电阻45，第八电阻46通过第三电容47与第四电容49连接，第三电容47与第四电容49之间连接有电压输出端48。

所述无线传输电路2包含第一跳线插座21、芯片22、端子排23、第五电容24、第九电阻25、第六电容26、第七电容27、第八电容28、第一电感29、第三电感30、第二电感51、第九电容52、第十电容53、第二跳线插座54、第十一电容55、第十二电容56、第十三电容57、第十电阻58，第一跳线插座21连接有芯片22，芯片22下方并联有端子排23，端子排23左侧连接有第五电容24，第五电容24通过第九电阻25与第六电容26连接，第五电容24与第六电容26均接地，芯片22右侧连接有第七电容27、第八电容28、第二电感51、第一电感29、第三电感30、第九电容52、第二跳线插座54，第七电容27与第八电容28均接地，第九电容52与第二跳线插座54之间连接有第十电容53，芯片22上方连接有第十一电容55、第十二电容56，第十一电容55与第十二电容56均接地，芯片22上方连接有第十三电容57、第十电阻58，第十三电容57与第十电阻58均接地。

一种智能电网非侵入式居民负荷监测系统，它包含如下步骤：

步骤1、装置开始工作时，系统初始化;

步骤2、ATT7022初始化送抄表参数;

步骤3、判断无线是否连通，通过则进入步骤4，否则退回步骤1;

步骤4、继续发送各参数;

步骤5、由主控制器接收处理各参数显示参数状态;

步骤6、并判断是否为学习模式，是则进入步骤7，否则退回步骤5;

步骤7、显示电器各参数，并进入自主识别部分，再进入步骤5。

本发明的工作原理：信号处理电路1分为电流处理电路3和电压处理电路4两个部分，利用电流互感器31、电压互感器42将单相电路中的电压、电流信号转为低的电流信号，得到可供计量芯片测量的低压信号;无线传输电路2采用NRF2401高速嵌入式无线数传模块，工作于2.4~2.5GHz ISM频段，支持六路通道的数据接收，在监测模式下使用无线传输模块，降低装置的功耗;装置开始工作时，系统初始化，ATT7022初始化送抄表参数，判断无线是否连通，再继续发送各参数，由主控制器接收处理各参数显示参数状态，并判断是否为学习模式再继续显示参数。

采用上述技术方案后，本发明有益效果为：结构简单，使用价值高，能对居民负荷起到良好的监测，方便电力公司管理，方便居民观察负荷，能同时显示所有可识别电器的工作状态，实时指示电特征参数，随机增减用电器或改变使用状态，能实时指示用电器的类别和状态。

发明专利要点简析

1 .一种智能电网非侵入式居民负荷监测电路，其特征在于：它包含信号处理电路(1)、无线传输电路(2)，所述信号处理电路(1)包含电流处理电路(3)、电压处理电路(4)，信号处理电路(1)与无线传输电路(2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能电网非侵入式居民负荷监测电路，其特征在于：所述电流处理电路(3)包含电流互感器(31)、第一二极管(32)、第一电阻(33)、第二电阻(34)、第三电阻(35)、第四电阻(36)、第一电容(37)、第二电容(38)、电流输出端(39)，电流互感器(31)第一端口与第一二极管(32)正极、第一电阻(33)、第二电阻(34)连接，电流互感器(31)第二端口与第一二极管(32)负极、第三电阻(35)、第四电阻(36)连接，第二电阻(34)与第三电阻(35)连接，第四电阻(36)通过第一电容(37)与第二电容(38)连接，电流输出端(39)连接在第二电阻(34)与第三电阻(35)之间。

3.根据权利要求1所述的一种智能电网非侵入式居民负荷监测电路，其特征在于：所述电压处理电路(4)包含第五电阻(41)、电压互感器(42)、第二二极管(43)、第六电阻(44)、第七电阻(45)、第八电阻(46)、第三电容(47)、电压输出端(48)、第四电容(49)，第五电阻(41)右侧连接有电压互感器(42) ，电压互感器(42)右侧第一端与第八电阻(46)、第二二极管(43)负极连接，电压互感器(42)右侧第二端与第六电阻(44)和第二二极管(43)正极连接，第六电阻(44)和第八电阻(46)之间连接有第七电阻(45)，第八电阻(46)通过第三电容(47)与第四电容(49)连接，第三电容(47)与第四电容(49)之间连接有电压输出端(48)。

4.根据权利要求1所述的一种智能电网非侵入式居民负荷监测电路，其特征在于：所述无线传输电路(2)包含第一跳线插座(21)、芯片(22)、端子排(23)、第五电容(24)、第九电阻(25)、第六电容(26)、第七电容(27)、第八电容(28)、第一电感(29)、第三电感(30)、第二电感(51)、第九电容(52)、第十电容(53)、第二跳线插座(54)、第十一电容(55)、第十二电容(56)、第十三电容(57)、第十电阻(58)，第一跳线插座(21)连接有芯片(22)，芯片(22)下方并联有端子排(23) ，端子排(23)左侧连接有第五电容(24) ，第五电容(24)通过第九电阻(25)与第六电容(26)连接，第五电容(24)与第六电容(26)均接地，芯片(22)右侧连接有第七电容(27)、第八电容(28)、第二电感(51)、第一电感(29)、第三电感(30)、第九电容(52)、第二跳线插座(54)，第七电容(27)与第八电容(28)均接地，第九电容(52)与第二跳线插座(54)之间连接有第十电容(53)，芯片(22)上方连接有第十一电容(55)、第十二电容(56)，第十一电容(55)与第十二电容(56)均接地，芯片(22)上方连接有第十三电容(57)、第十电阻(58)，第十三电容(57)与第十电阻(58)均接地。

5.一种智能电网非侵入式居民负荷监测系统，其特征在于它包含如下步骤：

步骤1、装置开始工作时，系统初始化;

步骤2、ATT7022初始化送抄表参数;

步骤3、判断无线是否连通，通过则进入步骤4，否则退回步骤1;

步骤4、继续发送各参数;

步骤5、由主控制器接收处理各参数显示参数状态;

步骤6、并判断是否为学习模式，是则进入步骤7，否则退回步骤5;

步骤7、显示电器各参数，并进入自主识别部分，再进入步骤5。

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